JP2005251841A - Optical writing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光描画装置に関するもので、特に複数の光源を使用して感材上を一定範囲内近似光量で分割露光するようにしたものである。 The present invention relates to an optical drawing apparatus. In particular, a plurality of light sources are used to divide and expose a photosensitive material with an approximate amount of light within a certain range.
光ビームを用いて画像を感材上に描画していく装置は、各種の分野で使用されている。このような光描画装置の1つとしてステッパーが知られている。これはICなどのパターンを予めマスクとして作成し、この作成したマスクを光学系中に設置して、それを縮小撮影し感材に露光していく。そのため感材上では0.2μm程度の線径が得られるものが実用化されており市場にも提供されている。しかしマスクを予め準備することが必要であり、装置自身もステップ機構を組み込むこともあってどうしても大型化し高価になってしまう。またマスクを予め作成することなくダイレクトに光描画できるようにしたものとして、ポリゴンミラーを利用した各種の装置が知られている。これらの装置は比較的小型で安価に製造できるという利点があるが、光学系が走査系であるためどうしても軸外光線を使用しなければならず、その分、光スポット径が太くなってしまい10μm位が限界となっている。またポリゴンミラー面から感材上までの距離がfθレンズの設置などによって長くなってしまう場合も多い。電子線を利用した描画装置も知られている。しかしこの装置によれば、極細スポットを得ることが出来るが内部を真空にしたユニットが必要であり、その中で描画しなければならない。
描画速度を向上させるために複数のレーザを1つのポリゴンミラーに向かわせて静電ドラム上を照射するという、マルチビーム方式というものも知られている。この方式によれば複数ビームを同時に利用できるという利点があるが、発生させたマルチビームの各光量がレーザ光源毎に個性が生じるときがある。また得られるスポット径にバラツキが発生する場合がある。
In order to improve the drawing speed, there is also known a multi-beam method in which a plurality of lasers are directed to one polygon mirror and irradiated on an electrostatic drum. According to this method, there is an advantage that a plurality of beams can be used at the same time. However, there are cases in which the individual light amounts of the generated multi-beams have individuality for each laser light source. In addition, the obtained spot diameter may vary.
本発明は上記問題を解決した光描画装置を提供することを目的とする。即ち、小形で安価なマルチビーム方式の光描画装置を提供することである。そしてマルチビームを構成するため搭載した複数光源のそれぞれに光量差やスポット径差が生じたとしても、それを救済して一定範囲内に収めることが出来るようにすることである。そしてさらにレンズの中心光軸だけを利用した光学系によるスポットが得られるようにした装置を提供することである。それらによって1つの画像を光源数に応じて分割出力しても、それらを一定範囲内の近似光量で高速描画出来るようにした装置を提供することである。 It is an object of the present invention to provide an optical drawing apparatus that solves the above problems. That is, it is to provide a small and inexpensive multi-beam optical drawing apparatus. Then, even if a difference in light quantity or spot diameter difference occurs in each of a plurality of light sources mounted to constitute a multi-beam, it is possible to relieve them so that they can fall within a certain range. Another object of the present invention is to provide an apparatus which can obtain a spot by an optical system using only the central optical axis of a lens. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus capable of performing high-speed drawing with an approximate amount of light within a certain range even if one image is divided and output according to the number of light sources.
上記目的を達成するため本発明は、光源からの光束をスポットとして投影する光学系をレンズ筒に収容し、このレンズ筒を複数配設した光学ヘッドと、この光学ヘッドが第1の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受ける感材部と、前記光学ヘッドが第2の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受けてその光量を検出するスポット検出部と、前記光学ヘッドを第1と第2の位置に選択的に移動すると共に、第1の位置にあるとき光学ヘッドと前記感材部の位置をx、y方向に移動する送り制御部と、前記光源への供給電圧を順次変更して発光させ、電圧に応じて光源毎に生じる光量の推移値を前記スポット検出部で検出し、その値を光源毎の発光特性として記憶する光源特性記憶部と、前記光源への供給電圧を一律にして発光させたときの光量を前記スポット検出部で検出し、そのバラツキを差分値として出力した信号と、前記光源特性記憶部に記憶した光源特性値とから各光源毎の固有電圧値を算出する演算部と、前記光学ヘッドが第1の位置にあるとき各光源に前記演算部からの固有電圧値を伝えて発光させ、そのスポットを前記感材部に投影して露光する光源コントロール部とを備え、複数光源からの一定範囲内近似光量によるスポットで前記感材部上を分割露光するようにしたことを特徴とする。
そして請求項2の発明によるものは、光源からの光束をスポットとして投影する光学系をレンズ筒に収容し、このレンズ筒を複数配設した光学ヘッドと、この光学ヘッドが第1の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受ける感材部と、前記光学ヘッドが第2の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受けてその光量を検出するスポット検出部と、前記光学ヘッドを第1と第2の位置に選択的に移動すると共に、第1の位置にあるとき光学ヘッドと前記感材部の位置をx、y方向に移動する送り制御部と、前記スポット検出部からの光源毎の検出値を予め定めた設定値と比較してその結果を光源毎に出力する比較部と、比較部での比較結果が設定値となるまで各光源毎に供給する電圧を順次加減していく光源コントロール部と、前記比較結果が各光源毎に設定値になったときの光源供給電圧を各光源毎の固有電圧として記憶する光量設定用レジスタとを備え、前記光学ヘッドが第1の位置にあるとき、光量設定用レジスタの記憶値に基づいて前記光源コントロール部から各光源に固有電圧を伝えて発光させ、その複数光源からの一定範囲内近似光量によるスポットで前記感材部上を分割露光するようにしたことを特徴とする。
請求項3の発明によるものは、光源からの光束をスポットとして投影する光学系をレンズ筒に収容し、このレンズ筒を複数配設した光学ヘッドと、この光学ヘッドが第1の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受ける感材部と、前記光学ヘッドが第2の位置にあるとき光学ヘッドと対向する位置に設置され、前記光学系から投影されるスポットを受けてその光量と、スポット形状からのピント状況を検出するスポット検出部と、前記光学ヘッドを第1と第2の位置に選択的に移動すると共に、第1の位置にあるとき光学ヘッドと前記感材部の位置をx、y方向に移動する送り制御部と、前記スポット検出部からの光源毎光量検出値を予め定めた設定値と比較してその結果を光源毎に出力する比較部と、比較部での比較結果が設定値となるまで各光源毎に供給する電圧を順次加減していく光源コントロール部と、前記比較結果が各光源毎に設定値になったときの光源供給電圧を各光源毎の固有電圧として記憶する光量設定用レジスタと、前記スポット検出部からの光源毎ピント状況検出信号を受けて基準形状に対するずれ量をレンズ筒移動信号として対応するレンズ筒駆動部に出力し、各レンズ筒を光学系光軸方向に移動してスポットのピント位置を調整する演算部とを備え、前記光学ヘッドに配設した全レンズ筒がレンズ筒移動信号によって移動整列した後に、その複数光源からの一定範囲内近似光量によるスポットで前記感材部上を分割露光するようにした事を特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical system for projecting a light beam from a light source as a spot is accommodated in a lens cylinder, and an optical head in which a plurality of lens cylinders are arranged, and the optical head is in a first position. A light-sensitive material portion that is placed at a position facing the optical head and receives a spot projected from the optical system; and a position that faces the optical head when the optical head is at the second position, and the optical system A spot detection unit that receives a spot projected from the head and detects the amount of light, and selectively moves the optical head to the first and second positions, and the optical head and the light-sensitive material when in the first position. A feed control unit that moves the position of the unit in the x and y directions, and sequentially changes the supply voltage to the light source to emit light, and the spot detection unit detects a transition value of the amount of light generated for each light source according to the voltage. , Its value A light source characteristic storage unit that stores light emission characteristics for each light source, and a signal that detects the amount of light when the supply voltage to the light source is uniformly emitted by the spot detection unit, and outputs the variation as a difference value; A calculation unit that calculates a specific voltage value for each light source from the light source characteristic value stored in the light source characteristic storage unit, and a specific voltage value from the calculation unit for each light source when the optical head is at the first position. A light source control unit that transmits and emits light, and projects and exposes the spot onto the light-sensitive material part, and the light-sensitive material part is subjected to divided exposure with spots of approximate light intensity within a certain range from a plurality of light sources. It is characterized by.
According to the second aspect of the present invention, an optical system for projecting a light beam from a light source as a spot is accommodated in a lens barrel, and an optical head having a plurality of lens barrels disposed therein, and the optical head are in a first position. A light-sensitive material portion that is placed at a position facing the optical head and receives a spot projected from the optical system; and a position that faces the optical head when the optical head is at the second position, and the optical system A spot detection unit that receives a spot projected from the head and detects the amount of light, and selectively moves the optical head to the first and second positions, and the optical head and the light-sensitive material when in the first position. A feed control unit that moves the position of the unit in the x and y directions, a comparison unit that compares a detection value for each light source from the spot detection unit with a predetermined set value, and outputs the result for each light source, and comparison Comparison A light source control unit that sequentially adjusts the voltage supplied to each light source until the result reaches the set value, and the light source supply voltage when the comparison result reaches the set value for each light source. A light amount setting register for storing as a light source, and when the optical head is in the first position, based on the stored value of the light amount setting register, the light source controller transmits a specific voltage to each light source to emit light, The light-sensitive material portion is divided and exposed by a spot from a plurality of light sources with an approximate amount of light within a certain range.
According to a third aspect of the present invention, an optical system for projecting a light beam from a light source as a spot is accommodated in a lens barrel, and an optical head having a plurality of the lens barrels, and the optical head is in a first position. A light-sensitive material portion that is installed at a position facing the optical head and receives a spot projected from the optical system; and a light-sensitive material portion that is placed at a position facing the optical head when the optical head is at the second position; A spot detection unit that receives the projected spot and detects the amount of light and the focus state from the spot shape, and selectively moves the optical head to the first and second positions, and is in the first position. When the position of the optical head and the light-sensitive material portion is moved in the x and y directions, the light intensity detection value for each light source from the spot detection portion is compared with a predetermined set value, and the result is obtained for each light source. output A comparison unit, a light source control unit that sequentially adjusts the voltage supplied to each light source until the comparison result in the comparison unit reaches a set value, and the comparison result when the comparison result reaches a set value for each light source. A light amount setting register for storing a light source supply voltage as a specific voltage for each light source, and a lens tube drive that receives a focus state detection signal for each light source from the spot detection unit and corresponds a deviation amount with respect to a reference shape as a lens tube movement signal And an arithmetic unit that adjusts the focus position of the spot by moving each lens cylinder in the direction of the optical axis of the optical system, and all the lens cylinders arranged on the optical head are moved and aligned by a lens cylinder movement signal. Later, the light-sensitive material portion is divided and exposed with a spot from the plurality of light sources with an approximate amount of light within a certain range.
本発明による装置は、複数の光源を配した1つまたは複数の光学ヘッド1で感材上を分割露光し描画を進めていくようにしたもので、それも光学ヘッドに配設した複数光源のそれぞれに光量のバラツキやスポット径の誤差があったとしても、それらを救済して一定範囲内の近似光量で発光できるようにしたものである。それによって濃度差やスポット径差の少ない高精度の像を得ることが出来るだけでなく、高速描画を進めることが出来る。また画像全体の濃度値を変更するようなときも各光源の持つ個性に煩わされることなく、あたかも同じ特性を持った光源として扱うことが出来る。そして全体として経済的にも安価な光描画装置を提供することが出来る。 The apparatus according to the present invention is such that one or a plurality of optical heads 1 each having a plurality of light sources are divided and exposed on the photosensitive material to advance the drawing, which also includes a plurality of light sources arranged on the optical head. Even if there are variations in the amount of light and errors in the spot diameter, they are remedied so that light can be emitted with an approximate amount of light within a certain range. Thereby, not only a high-precision image with a small density difference and spot diameter difference can be obtained, but also high-speed drawing can be advanced. Even when the density value of the entire image is changed, it can be handled as a light source having the same characteristics without being bothered by the individuality of each light source. As a whole, an inexpensive optical drawing apparatus can be provided.
以下に本発明に係わる光描画装置について図面を参照しながら説明する。 An optical drawing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明装置を示した説明用概略ブロック図である。図において1は取付台上にレーザやLEDなどの光源と、そのスポットを投影する光学系(以下併せてLPという)を複数配設して構成した光学ヘッドで、x方向に移動できるよう図示してない本体上のステージに取り付けられている。2は感材部で、光学ヘッド1の下部でそれに平行な平面上をy方向に移動できるよう図示してない本体上のステージに取り付けられ、前記各LPからのスポットを受けて露光されるよう位置づけられる。4は光学ヘッド1と感材部2をx、y方向に移動させて、両者の位置関係を相対的に変化させると共に、後に説明するスポット検出部と光学ヘッド1の位置関係を変化させる送り制御部である。この送り制御部4には前記x、y方向のステージと連結するモータなどの駆動源とその制御部、前記相対的な変化量を知るための現在位置判定部などが収容されている。5は光学ヘッド1のx方向移動量を検出し送り制御部4に伝えるx方向現在位置検出器、6は感材部2のy方向移動量を検出し送り制御部4に伝えるy方向現在位置検出器である。7は前記感材部2と同等な本体上の位置に設置されるスポット検出部で、光学ヘッド1に配設した各LPからの光量を検出する。そのため光学ヘッド1は、前記した送り制御部4によって第1と第2の位置を選択移動し、スポット検出部7と感材部2上で対向する位置に設置されて位置決めされる。そしてヘッド1が第2の位置にあるとき、スポット検出部7は各LPからのスポットを受けてその光量を検出し、予め定めた基準光量と比較してそのバラツキを検出し差分として内部に記憶する。記憶された差分値は制御ユニット8によって読み出されて光源コントロール部9に送られる。光源コントロール部9は光学ヘッド1の各LPと接続していて、指令された差分値と供給されている一律の電圧に応じて光学ヘッド1の各LPを発光させ、全LPの光量が一定範囲内に収まるよう調整する。10は装置全体を制御する制御ユニット8への入力部で、マウス、キーボードの他、MOやCDなどの読み取り装置で構成される。
この実施例による光描画装置は、上記のようにLPを複数配設して1つの光学ヘッド1を構成する。そしてこのヘッドを第1と第2の位置に移動自在となし、第2の位置にあるとき光学ヘッド1に配設した各LPの光量をスポット検出部7でまず計測し、予め定めた基準値と比較してそのバラツキを差分値として記憶する。次いで光学ヘッド1を第1の位置に移動して感材部2と対向させ、スポット検出部7に記憶した差分値と供給されている一律の電圧に基づいて各LPを調整しながら発光させ、分割露光される各像を一定範囲内の近似光量による描画像として感材部2上で露光するようにした。そのため光学ヘッド1は、描画動作を開始する前に感材部2と同等の位置に設置したスポット検出部7上の第2位置に規定し、各LPからの光量を同一条件の下で計測してから、感材部2上の第1位置に移動して露光を実施する。以下に詳しく説明する。
FIG. 1 is an explanatory schematic block diagram showing the apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an optical head configured by arranging a plurality of light sources such as lasers and LEDs and an optical system (hereinafter collectively referred to as LP) for projecting the spot on a mount, and is illustrated so as to be movable in the x direction. It is attached to the stage on the main body that is not. Reference numeral 2 denotes a light-sensitive material portion, which is attached to a stage on a main body (not shown) so as to be movable in the y direction on a plane parallel to the lower portion of the optical head 1, and is exposed by receiving spots from the LPs. Positioned. 4 is a feed control that moves the optical head 1 and the light-sensitive material portion 2 in the x and y directions to change the positional relationship between the two relative to each other and changes the positional relationship between the spot detection unit and the optical head 1 described later. Part. The feed control unit 4 houses a drive source such as a motor connected to the stage in the x and y directions, its control unit, a current position determination unit for knowing the relative change amount, and the like. Reference numeral 5 denotes an x-direction current position detector that detects the amount of movement of the optical head 1 in the x-direction and transmits it to the feed control unit 4, and 6 indicates the current position in the y-direction that detects the amount of movement of the photosensitive material unit 2 in the y-direction It is a detector. A spot detection unit 7 is installed at a position on the main body equivalent to the light-sensitive material unit 2 and detects the light amount from each LP disposed in the optical head 1. Therefore, the optical head 1 is selectively moved between the first and second positions by the feed control unit 4 described above, and is installed and positioned at a position facing the spot detection unit 7 and the photosensitive material unit 2. When the head 1 is in the second position, the spot detector 7 receives the spot from each LP, detects the amount of light, detects the variation in comparison with a predetermined reference amount of light, and stores it as a difference internally. To do. The stored difference value is read by the control unit 8 and sent to the light source control unit 9. The light source control unit 9 is connected to each LP of the optical head 1 and causes each LP of the optical head 1 to emit light according to the commanded difference value and the supplied uniform voltage, and the light quantity of all LPs is in a certain range. Adjust to fit within. Reference numeral 10 denotes an input unit to the control unit 8 that controls the entire apparatus, and includes a reading device such as an MO or a CD in addition to a mouse and a keyboard.
The optical drawing apparatus according to this embodiment forms one optical head 1 by arranging a plurality of LPs as described above. The head can be freely moved to the first and second positions. When the head is at the second position, the light amount of each LP disposed on the optical head 1 is first measured by the spot detection unit 7, and a predetermined reference value is set. And the variation is stored as a difference value. Next, the optical head 1 is moved to the first position so as to oppose the light-sensitive material unit 2, and light is emitted while adjusting each LP based on the difference value stored in the spot detection unit 7 and the supplied uniform voltage, Each image to be divided and exposed is exposed on the photosensitive material portion 2 as a drawn image with an approximate light quantity within a certain range. Therefore, the optical head 1 defines the second position on the spot detection unit 7 installed at the same position as the photosensitive material unit 2 before starting the drawing operation, and measures the light amount from each LP under the same conditions. After that, the exposure is performed by moving to the first position on the photosensitive material portion 2. This will be described in detail below.
図2は光学ヘッド1に配設した複数LPと感材部2内に設置した感材13に露光される描画像の関係について示した説明図である。図2Aはヘッド1AにLPa〜LPdの4つのLPを仮想の基準線11に沿って配設した状態を示したもので、それぞれdxの間隔を持っている。このような光学ヘッド1Aの各LPを同時に点灯し、図の矢印12方向にdxだけ送り制御部4によって移動させると、感材部2内に設置した感材13には、4つのLPa〜LPdによって長さXの像14が得られる。つまり各LPの配設間隔dxに見合った各LP毎の分割露光像が1つのX画像14となる。そのため1つのLPでXの長さの描画像を得る場合に比して4倍の速度で得ることが出来る。
図2Bによるものは、光学ヘッド1Bに4列のLPa〜LPdを、3行LP1〜LP3、仮想の基準線11、15に沿って配設した例で、各LPの間隔はそれぞれdxとdyとなっている。このような光学ヘッド1Bに図1の光源コントロール部9から信号を送り、各LPを同時に点灯して図2Aの矢印12と同じ方向にdxだけヘッド1Bを移動させれば、LP1〜LP3を構成する各LPによって14−1〜14−3の像が感材13に同時に得られる。この像14のそれぞれはLPa〜LPdの配設間隔dxに見合った分割露光像が合算されて長さXの1つの像となったものである。こうして3つの像14−1〜14−3が得られたら、感材13を図Bの矢印16方向にdyだけ図1の送り制御部4を動作して移動させると、感材13には各列を構成する4つのLPa〜LPdによって長さYの画像17が得られる。つまり行方向のLP間隔dyに見合った列方向の各LPによる露光像の合計で1つのY画像17となり、この像17が4つ作成される。但し、図では混雑さを避けるためLPdによる列で作成された像17dだけを示したものとなっている。
以上のように複数のLPを基準線11、15に沿って配設し、これを同時に点灯しヘッド1を矢印12方向に移動させると、LPの行方向の数(この場合LP1〜LP3)に合ったx方向の像14−1〜14−3が得られる。また像14の露光後に感材13を矢印16方向にdyだけ移動させれば、LPの列方向の数(この場合LPa〜LPd)に合ったy方向の像17a〜17dが得られる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between a plurality of LPs arranged in the optical head 1 and a drawn image exposed to the photosensitive material 13 installed in the photosensitive material section 2. FIG. 2A shows a state in which four LPs LPa to LPd are arranged along the virtual reference line 11 on the head 1A, each having an interval of dx. When each LP of such an optical head 1A is turned on at the same time and moved by dx in the direction of arrow 12 in the figure by the feed control unit 4, the photosensitive material 13 installed in the photosensitive material unit 2 has four LPa to LPd. Thus, an image 14 having a length X is obtained. That is, the divided exposure image for each LP corresponding to the arrangement interval dx of each LP becomes one X image 14. Therefore, it can be obtained at a speed four times higher than when a drawn image having a length of X is obtained with one LP.
FIG. 2B shows an example in which four columns LPa to LPd are arranged on the optical head 1B along three rows LP1 to LP3 and virtual reference lines 11 and 15. The intervals between the LPs are dx and dy, respectively. It has become. 1 is sent to the optical head 1B from the light source control unit 9 in FIG. 1, and the LPs are simultaneously turned on to move the head 1B by dx in the same direction as the arrow 12 in FIG. 2A. Images of 14-1 to 14-3 are simultaneously obtained on the photosensitive material 13 by each LP. Each of the images 14 is obtained by adding the divided exposure images corresponding to the arrangement interval dx of LPa to LPd to form one image having a length X. When the three images 14-1 to 14-3 are obtained in this way, the photosensitive material 13 is moved in the direction of arrow 16 in FIG. An image 17 having a length Y is obtained by the four LPa to LPd constituting the row. That is, a total of the exposure images of the LPs in the column direction corresponding to the LP interval dy in the row direction becomes one Y image 17, and four images 17 are created. However, in the figure, only an image 17d created in a row of LPd is shown in order to avoid congestion.
As described above, when a plurality of LPs are arranged along the reference lines 11 and 15 and are simultaneously turned on and the head 1 is moved in the direction of the arrow 12, the number of LPs in the row direction (in this case, LP1 to LP3) is obtained. The combined images 14-1 to 14-3 in the x direction are obtained. If the photosensitive material 13 is moved by dy in the direction of the arrow 16 after the image 14 is exposed, images 17a to 17d in the y direction corresponding to the number of LPs in the column direction (in this case, LPa to LPd) are obtained.
図3は光学ヘッド1Cと感材13に得られる描画像についてさらに説明するものである。図Aは3行×3列のLPを配した光学ヘッド1Cを示したもので、dxとdyの間隔を持って仮想基準線11、15に沿って配されている。図B〜Dはこのヘッド1Cによって得られる描画像を示したものである。同図Bにおいて太線矢印で示した像14−1は、LP1を構成するLPa〜LPcからの露光によって作成される。像14−2は、LP1から間隔dyだけ隔てられた位置に配されたLP2のLPa〜LPcによって露光されて作成される。像14−3も同じようにLP3を構成するLPa〜LPcの露光によって作成される。従って全LPを同時に点灯し、図3Aに示した矢印12方向にヘッド1Cをdx分だけ移動することで、長さXの3つの像14−1〜14−3を同時に求めることが出来る。
図Cによるものは、図Bの状態から感材13を矢印16方向にy1分だけ移動して像18を作成したものである。即ち、図Bで像14の描画が終了したらヘッド1Cを図Aの矢印12と逆方向に移動して原点に復帰させる。この復帰動作は制御ユニット8からの指令で送り制御部4を動作し、その送り手段によって光学ヘッド1Cを移動させる事によって行う。この復帰動作中にやはり送り制御部4から感材部2に指令を送って図Cの矢印16方向にy1だけ移動させる。そして全LPを点灯しながら光学ヘッド1Cを図Aの矢印12方向に移動していけば、実線矢印で示した3つの像18−1〜18−3を得ることが出来る。勿論、各像18は、像14の場合と同じようにヘッド1C上のLP間隔dyに相当する分だけ隔てられた感材上の位置に、LPa〜LPcの露光によって作成された描画像である。
図Dによるものは、図Cの状態からさらに感材13を矢印16方向にy1分だけ移動して像19−1〜19−3を作成したものである。即ち、図Cで像18の露光が終了したらヘッド1Cを図Aの矢印12と逆方向に移動して原点に復帰させる。この復帰動作中に送り制御部4から感材部2に指令を送って感材13を矢印16方向にy1だけ移動させる。そして全LPを点灯しながら光学ヘッド1Cを矢印12方向に移動させれば、点線矢印で示した3つの像19−1〜19−3を描画することが出来る。この像19は像18の場合と同じようにヘッド1C上のLP間隔dyに相当する分だけ隔てられた位置に、LPa〜LPcの露光によって作成された描画像である。
以上のようにLPを複数配設した1つの光学ヘッド1C全体をx方向12に移動し、このヘッド1Cと平行な平面上をy方向16に移動するように設置した感材部2を、順次y1だけ移動していくことによって複数の像14、18、19を描画していくことが出来る。図ではこの像14、18、19を区別するため太線、実線、点線として示したが、実際には同じ像が得られることは明白である。そして例えばdxとdyを5mmとし、各LPによって得られるビーム径を1μmとすれば、図3の例ではX=15mmの長さの像が得られる。そして各dy間には14、18、19のような像を5000本描画する事が出来る。また図3の例では3×3のLPがヘッド1Cに配されたものとなっているが、これを8×8とすれば4cm四方の画像を得ることが出来、24×24のヘッドとすれば12cm四方の画像を得ることが出来る。このような光学ヘッドを使用して各LPの発光タイミングをコントロールすれば、LPの数に応じたサイズの任意像を描画していくことが出来る。
FIG. 3 further explains the drawn image obtained on the optical head 1 </ b> C and the photosensitive material 13. FIG. A shows an optical head 1C in which LPs of 3 rows × 3 columns are arranged, and are arranged along virtual reference lines 11 and 15 with an interval of dx and dy. FIGS. BD show the drawn images obtained by the head 1C. In FIG. B, an image 14-1 indicated by a thick arrow is created by exposure from LPa to LPc constituting LP1. The image 14-2 is created by being exposed by LPa to LPc of LP2 arranged at a position separated from LP1 by a distance dy. Similarly, the image 14-3 is created by exposure of LPa to LPc constituting LP3. Accordingly, all the LPs are turned on at the same time, and the three images 14-1 to 14-3 having the length X can be simultaneously obtained by moving the head 1C by dx in the direction of the arrow 12 shown in FIG. 3A.
In FIG. C, an image 18 is created by moving the photosensitive material 13 in the direction of arrow 16 by y1 from the state of FIG. That is, when drawing of the image 14 in FIG. B is completed, the head 1C is moved in the direction opposite to the arrow 12 in FIG. This return operation is performed by operating the feed control unit 4 in response to a command from the control unit 8 and moving the optical head 1C by the feed means. Also during this return operation, a command is sent from the feed control unit 4 to the sensitive material unit 2 and moved in the direction of arrow 16 in FIG. If the optical head 1C is moved in the direction of the arrow 12 in FIG. A while lighting all the LPs, three images 18-1 to 18-3 indicated by solid line arrows can be obtained. Of course, each image 18 is a drawn image created by exposure of LPa to LPc at positions on the photosensitive material separated by an amount corresponding to the LP interval dy on the head 1C as in the case of the image 14. .
In FIG. D, images 19-1 to 19-3 are created by further moving the photosensitive material 13 in the direction of arrow 16 by y1 from the state of FIG. That is, when the exposure of the image 18 in FIG. C is completed, the head 1C is moved in the direction opposite to the arrow 12 in FIG. During this returning operation, a command is sent from the feed control unit 4 to the photosensitive material unit 2 to move the photosensitive material 13 in the direction of arrow 16 by y1. If the optical head 1C is moved in the direction of arrow 12 while all the LPs are turned on, three images 19-1 to 19-3 indicated by dotted arrows can be drawn. This image 19 is a drawing image created by exposure of LPa to LPc at positions separated by an amount corresponding to the LP interval dy on the head 1C as in the case of the image 18.
As described above, the entire optical head 1C having a plurality of LPs is moved in the x direction 12, and the photosensitive material portions 2 installed so as to be moved in the y direction 16 on a plane parallel to the head 1C are sequentially arranged. A plurality of images 14, 18, and 19 can be drawn by moving by y1. In the figure, the images 14, 18, and 19 are shown as a thick line, a solid line, and a dotted line to distinguish them, but it is obvious that the same image is actually obtained. For example, if dx and dy are 5 mm and the beam diameter obtained by each LP is 1 μm, an image with a length of X = 15 mm can be obtained in the example of FIG. Then, 5000 images such as 14, 18, and 19 can be drawn between each dy. In the example of FIG. 3, a 3 × 3 LP is arranged on the head 1C. If this is 8 × 8, a 4 cm square image can be obtained, and a 24 × 24 head can be obtained. For example, a 12 cm square image can be obtained. If the light emission timing of each LP is controlled using such an optical head, an arbitrary image having a size corresponding to the number of LPs can be drawn.
以上説明してきた光学ヘッド1は、感材面13上で得られる光量が皆、一定のLPを配設したものとなっている。そのためヘッド1や感材部2を移動させながら複数LPを使用して1つの像を分割露光しても、それを1つの像とする事が出来た。しかしヘッドに配されるLPは、ヘッドに取り付けた時の位置調整や光源自身の持つ個々の特性などによって、その光量にバラツキが発生する。このバラツキを吸収して一定範囲内に収まるようにしないと、露光した分割像には濃度差が生じて使用できる品質の画像を作成することは出来ない。図4を用いてさらに説明する。この図4は例えば、図2Aの各光源LPa〜LPdが出力する光量と、その光によって露光された感材13上の像濃度の関係を示したものである。図4Aにおいて曲線caは仮に図2AのLPaが発光したときに得られる感材部2上での光量で、その時の明るさをL1として示してある。曲線cbは仮に図2AのLPbが発光したときのものであり、その明るさをL2として示してある。同じように曲線ccは仮にLPcが発光したときのものであり明るさはL3としてある。又曲線cdはLPdが発光したときのものであり、その明るさはL4としてある。
このような光量特性を持った各LPで感材13上を露光して像14を作成したときの例が図4Bである。この図4Bで、14aはLPaによる曲線caによって露光された像であり、14bはLPbによる曲線cb、14cはLPcによる曲線cc、14dはLPdによる曲線cdによって露光された像で、全体で1つの像14を形成している。しかしLPa〜LPdはL1〜L4の光量差があるので、感材13上に得られる像14にも濃度差Dが発生してしまう。図Bではこの濃度差Dの違いを高さ方向の段差として表現してある。実際には濃度Dだけでなく、その幅wwにも差が生じるであろうが、ここではその説明を省略する。このような濃度差が1つの像14内に発生してしまえば、それを描画製品として使用することが出来ないことは明らかである。従ってバラツキのある光量を一定にするために、ある任意の基準光量、例えば曲線caに対する光量の差分値を求めておく事が必要となる。
以上、図4A、Bを用いて説明したLPの照射エネルギー分布による光量特性は、各LPに加える電圧値を一律にしたときに発生する固有の差異に関するものであった。つまり各LPから得られる光の量に係わらず、光源に供給する電圧を一律にしたときに発生する問題であった。これに対し図4Cによるものは、このLPに供給する電圧値を順次変更していったときに発生する問題を説明するもので、出力される光量が電圧に応じて変化していく状況を表している。図は4つのLP出力カーブa〜dを示していて、それぞれ供給される電圧Wが高くなると照射エネルギーLも増大する例となっている。そしてa〜dのカーブをそれぞれLPa〜LPdに相当するものとすれば、LPaに電圧W6を加えたときスポット検出部7で得られる光量(明るさ)はL3が計測される。また同じLPaにW7の電圧を加えるとL6の光量が得られる。この時の両計測点L3、L6を結んだカーブがaとなる。実際にカーブaを得るためには、L3、L6の2つの計測点だけでなく、さらに多くの計測点を設定することによって、より正確なカーブが得られるが、このようなカーブaをLPaの光源特性値として予め記憶しておけば、LPaのスポット光量に変更要求があったとき、供給する電圧を容易に算出して求める光量を得ることが出来る。
同じようにカーブbはLPbに供給する電圧を変更したときに得られる光源からのスポット光量の変化を表したもので、LPbが持つ光源特性となる。具体的には電圧W5の時L3の光量であり、カーブaのW7より高い電圧W8のときL6の光量となっている。そして両計測値L3、L6結んだものがカーブbとなる。このカーブbによればLPaのカーブaに対してL3の同じ光量を得るためにW5の電圧しか必要としていない。つまりLPaとLPbのスポットがスポット検出部7の結像点で同じL3の光量となるようにするためには、LPaがW6であるのに対しLPbはそれより低い値のW5で済む。これはLPbがLPaに比べて(W6−W5)分のバラツキを持っているということになる。従ってこの差分に相当する分だけの電圧調整をLPbに対して行うことが必要となる。この調整が不完全であれば図4Bのように濃度差のある像14となってしまう。
カーブcはLPcの光源特性を表したもので、L3の光量を得るにはW2の電圧でよく、L6の値を得るにはW4の電圧を必要とする特性となっている。同じようにカーブdはLPdの特性を表したもので、L3を得るにはカーブcのW2より低い値のW1で済み、L6を得るにはカーブcのW4より低いW3で済む特性となっている。
この図4CのようにLPa〜LPdの全LPがカーブa〜dのようにバラツキ特性を持ったままであれば、各LPの光量を一定にするために電圧を変化させたとしても光量は一律には変化せず、例えばカーブaとbのように途中で特性が逆転してしまうものも発生する。そのため電圧をある任意値に設定したとき、光源から出力される光量の値を予め算出しておかなければならない。そのためには各LP毎に変化するであろう電圧と光量の推移値の関係を予め算出して各LPごとの光源特性として記憶しておき、画像全体の光量が「3」とか「6」に設定されるたびにこの記憶値を読み出して、前記した図4Aによる照射エネルギー分布の光量差分値を吸収した固有電圧値として各LPに与えるようにすれば全LPからのスポット光量を一定範囲内の近似値とすることが出来る。
尚、図CでL3、L6のような光量設定点の変更は、例えば画像全体の線幅調整時や感材部2内に収容する感材13の種類や感度の違いなどによって、描画作業開始前に頻繁に設定される。
In the optical head 1 described above, a constant LP is provided for all the amounts of light obtained on the photosensitive material surface 13. Therefore, even if one image is divided and exposed by using a plurality of LPs while moving the head 1 and the photosensitive material portion 2, it can be converted into one image. However, the LP arranged in the head varies in the amount of light depending on the position adjustment when attached to the head and the individual characteristics of the light source itself. Unless this variation is absorbed and kept within a certain range, a density difference is generated in the exposed divided image, and an image having a usable quality cannot be created. This will be further described with reference to FIG. FIG. 4 shows, for example, the relationship between the amount of light output from each of the light sources LPa to LPd in FIG. 2A and the image density on the photosensitive material 13 exposed by the light. In FIG. 4A, a curve ca is a light amount on the light-sensitive material portion 2 obtained when the LPa in FIG. 2A emits light, and the brightness at that time is indicated as L1. A curve cb is obtained when LPb in FIG. 2A emits light, and its brightness is indicated as L2. Similarly, the curve cc is obtained when LPc emits light, and the brightness is L3. Curve cd is obtained when LPd emits light, and its brightness is L4.
FIG. 4B shows an example in which the image 14 is created by exposing the photosensitive material 13 with each LP having such light quantity characteristics. In FIG. 4B, 14a is an image exposed by a curve ca by LPa, 14b is a curve cb by LPb, 14c is a curve cc by LPc, 14d is an image exposed by a curve cd by LPd, An image 14 is formed. However, since LPa to LPd have a light quantity difference of L1 to L4, a density difference D also occurs in the image 14 obtained on the photosensitive material 13. In FIG. B, the difference in density difference D is expressed as a step in the height direction. Actually, a difference will occur not only in the density D but also in the width ww, but the description thereof is omitted here. Obviously, if such a density difference occurs in one image 14, it cannot be used as a drawing product. Therefore, in order to make the amount of light with variation constant, it is necessary to obtain a certain reference light amount, for example, a difference value of the light amount with respect to the curve ca.
As described above, the light quantity characteristics based on the irradiation energy distribution of the LP described with reference to FIGS. 4A and 4B relate to the inherent difference that occurs when the voltage value applied to each LP is made uniform. That is, the problem occurs when the voltage supplied to the light source is made uniform regardless of the amount of light obtained from each LP. On the other hand, FIG. 4C explains the problem that occurs when the voltage value supplied to the LP is sequentially changed, and represents the situation in which the amount of light output changes according to the voltage. ing. The figure shows four LP output curves a to d, and the irradiation energy L increases as the supplied voltage W increases. If the curves a to d correspond to LPa to LPd, respectively, L3 is measured as the amount of light (brightness) obtained by the spot detector 7 when the voltage W6 is applied to LPa. Further, when the voltage of W7 is applied to the same LPa, the light quantity of L6 is obtained. A curve connecting the two measurement points L3 and L6 at this time is a. In order to actually obtain the curve a, a more accurate curve can be obtained by setting more measurement points in addition to the two measurement points L3 and L6. If the light source characteristic value is stored in advance, when there is a request to change the spot light amount of LPa, the light amount to be obtained can be obtained by easily calculating the supplied voltage.
Similarly, curve b represents the change in the amount of spot light from the light source obtained when the voltage supplied to LPb is changed, and has the light source characteristics possessed by LPb. Specifically, the light amount is L3 when the voltage is W5, and the light amount is L6 when the voltage is W8 higher than W7 of the curve a. Then, a curve b is obtained by connecting both measurement values L3 and L6. According to this curve b, only the voltage W5 is required in order to obtain the same light quantity L3 with respect to the curve a of LPa. That is, in order to make the LPa and LPb spots have the same L3 light quantity at the image forming point of the spot detector 7, LPa is W6 while LPb is lower than W5. This means that LPb has a variation of (W6-W5) compared to LPa. Therefore, it is necessary to perform voltage adjustment on LPb by an amount corresponding to this difference. If this adjustment is incomplete, an image 14 having a density difference is obtained as shown in FIG. 4B.
A curve c represents the light source characteristic of LPc, and the voltage of W2 is sufficient to obtain the light quantity of L3, and the characteristic of requiring the voltage of W4 to obtain the value of L6. Similarly, curve d represents the characteristics of LPd. To obtain L3, W1 lower than W2 of curve c is sufficient, and to obtain L6, W3 lower than W4 of curve c is sufficient. Yes.
As shown in FIG. 4C, if all the LPs LPa to LPd have variation characteristics as shown by curves a to d, the light amount is uniform even if the voltage is changed to keep the light amount of each LP constant. Does not change. For example, there are some curves a and b whose characteristics are reversed in the middle. Therefore, when the voltage is set to a certain arbitrary value, the value of the amount of light output from the light source must be calculated in advance. For this purpose, the relationship between the voltage and the transition value of the light amount that will change for each LP is calculated in advance and stored as the light source characteristic for each LP, and the light amount of the entire image is set to “3” or “6”. When the stored value is read each time it is set and the light amount difference value of the irradiation energy distribution according to FIG. 4A described above is given to each LP as an absorbed intrinsic voltage value, the spot light amount from all the LPs is within a certain range. It can be an approximate value.
Note that the change of the light amount set point such as L3 and L6 in FIG. C starts the drawing operation due to, for example, the adjustment of the line width of the entire image or the difference in the type and sensitivity of the photosensitive material 13 accommodated in the photosensitive material portion 2. Set often before.
本実施例では上記光量のバラツキを吸収し、固有電圧値を得るためスポット検出部7を使用する。この検出部7について図5を用いて説明する。この図5は図1の一部詳細をブロック図として示したもので、図において光学ヘッド1Cには図3Aと同じように3行×3列のLPが配設されている。このようなヘッド1Cを第1の位置である感材部2上から平行移動して、図1のようにスポット検出部7上の第2位置に位置させ、各LPからのスポット光をスポット検出部7で受光できるようにする。検出部7は図5のように集光レンズ20とCCDやフォトダイオード等による受光部21、受光部21からの信号を受けて記憶する記憶部22などで構成される。この受光部21は全光源に対して1つであり、常に同一条件の下で光量検出を行う。
今、スポット検出部7上の第2位置に位置規定された光学ヘッド1Cの各LPを、設定した一律の任意電圧で順次発光していくと、その光は集光レンズ20により受光部21上に結像し、フォーカス位置での照射エネルギーが光量として検出される。最初に検出されるスポットとして例えば、LP1行、LPa列(以下LP1・aという)からのスポットとすれば、その光量は図6Aのように任意の値、例えば「3」23が検出される。この図6は受光部21の検出光量について説明するもので、記憶部22に光量が記憶された状態を示している。2番目のスポット、例えばLP1・bからのスポットが仮に図6Aのように「4」24として受光部21で検出されると、それが記憶部22の専用番地に記憶される。3番目のLP1・cからのスポットが同じように「7」25として受光部21で検出されると、記憶部22の専用番地に記憶される。以下同様にしてLP2、LP3からの各LPの光も受光部21で検出され、光学ヘッド1に収容した全LPの光量が記憶部22に記憶される。記憶部22は、このように光学ヘッド1に配設した各LP毎に対応した記憶番地を有していて、受光部21が検出した値をそれぞれ記憶していく。
In the present embodiment, the spot detector 7 is used to absorb the variation in the amount of light and obtain a specific voltage value. The detection unit 7 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a part of FIG. 1 as a block diagram. In FIG. 5, the optical head 1C is provided with 3 rows × 3 columns of LPs as in FIG. 3A. Such a head 1C is moved in parallel from the photosensitive material 2 which is the first position, and is positioned at the second position on the spot detector 7 as shown in FIG. 1, and spot light from each LP is spot detected. The unit 7 can receive light. As shown in FIG. 5, the detection unit 7 includes a condenser lens 20, a light receiving unit 21 such as a CCD or a photodiode, a storage unit 22 that receives and stores a signal from the light receiving unit 21, and the like. There is one light receiving unit 21 for all light sources, and the light amount is always detected under the same conditions.
Now, when each LP of the optical head 1C positioned at the second position on the spot detection unit 7 is sequentially emitted with a set uniform voltage, the light is collected on the light receiving unit 21 by the condenser lens 20. The irradiation energy at the focus position is detected as the amount of light. If the spot detected first is, for example, a spot from LP1 row and LPa column (hereinafter referred to as LP1 · a), an arbitrary value, for example, “3” 23 is detected as shown in FIG. 6A. FIG. 6 explains the detected light amount of the light receiving unit 21 and shows a state in which the light amount is stored in the storage unit 22. If a second spot, for example, a spot from LP1 · b is detected by the light receiving unit 21 as “4” 24 as shown in FIG. 6A, it is stored in a dedicated address of the storage unit 22. When the spot from the third LP1 · c is similarly detected as “7” 25 by the light receiving unit 21, it is stored in a dedicated address of the storage unit 22. Similarly, the light of each LP from LP2 and LP3 is also detected by the light receiving unit 21, and the light amount of all LPs accommodated in the optical head 1 is stored in the storage unit 22. The storage unit 22 has a storage address corresponding to each LP arranged in the optical head 1 in this way, and stores the values detected by the light receiving unit 21.
制御ユニット8は制御部26、ビットマップメモリ27、演算部28、光源特性記憶部29などで構成される。制御部26は入力部10からの各種データを受け装置全体を管理し、ビットマップメモリ27には描画する画像データが記憶される。制御部26からの指令で動作する送り制御部4には、図1で説明したように現在位置検出器5、6からの信号などが伝えられ、光学ヘッド1と感材部2間の相対的位置関係をx、y方向に変化させたり、光学ヘッド1を第1、第2位値へ選択的に移動させる。演算部28は図6Aで説明したスポット検出部7内の記憶部22に記憶した内容を読み出して予め定めた基準光量と比較し、その差分を算出する。例えば図6AでLP1・aの光量「3」23が記憶部22に記憶されると、演算部28はそれを読み出してその「3」を一旦基準光量として内部に記憶する。そして以後に検出される各LPからの光量と比較してそのバラツキによる差分を算出し、それを記憶部22に戻して差分値として記憶する。従って最初の検出値「3」23は基準値として扱われるから、図6Bのように差分値「0」30として記憶される。しかし2番目のLP1・bからのスポットは受光部21で光量「4」24として検出されるから、演算部28は基準量「3」と比較し、「+1」31を算出してそれを差分値として記憶部22に記憶する。LP1・cからの光量「7」25も「+4」32として算出され、それが記憶部22に記憶される。以後同じようにしてLP2、LP3を構成する各LPからの光を受光部21で検出し、それを演算部28に送って基準光量「3」と比較し、その差分を求めて記憶部22に記憶する。勿論、基準光量となるLPの選定は1番目のLP1・aに限定することはなく、任意に設定することが出来る。
こうして演算部28で演算され記憶部22に記憶された光量差分値は、制御部26からの指令で光源コントロール部9に送られる。光源コントロール部9は信号線9cを介して光学ヘッド1に収容された全LPと接続しているが、図6Bに示した記憶部22の光量差分値が、「3」を得たときの一律の電圧と共に各LPに伝えられる。すると各LPはビットマップメモリ27に記憶された画像データに基づいて発光し感材上を露光していく。1番目のLP1・aに伝えられる信号は「0」30であるから、スポット検出部7が検出したままの状態でLP1・aを発光させればよく、2番目のLP1・bに伝えられる信号は「+1」31であるから、LP1・aよりも「+1」分だけ減少した光量で発光するよう光源コントロール部9で調整される。またLP1・cへの信号は「+4」32信号であるから、LP1・aに比して「+4」に見合う分を減じた光量となるよう光源コントロール部9で調整される。以後LP2、LP3に関しても同様の調整を光源コントロール部9で実施すれば、全LPを発光させたとき一定範囲値内に収めた近似光量で感材上を露光していくことが出来る。しかし上記「+1」31、「+4」32の調整を正しく光源コントロール部9で実施するためには、図4Cで説明した各LP毎の光源特性を予め求めておく事が必要となる。
The control unit 8 includes a control unit 26, a bitmap memory 27, a calculation unit 28, a light source characteristic storage unit 29, and the like. The control unit 26 receives various data from the input unit 10 and manages the entire apparatus, and the bitmap memory 27 stores image data to be drawn. As described with reference to FIG. 1, signals from the current position detectors 5, 6 are transmitted to the feed control unit 4 that operates in response to a command from the control unit 26, and the relative relationship between the optical head 1 and the light-sensitive material unit 2. The positional relationship is changed in the x and y directions, or the optical head 1 is selectively moved to the first and second position values. The calculation unit 28 reads the content stored in the storage unit 22 in the spot detection unit 7 described with reference to FIG. 6A, compares it with a predetermined reference light amount, and calculates the difference. For example, when the light amount “3” 23 of LP1 · a is stored in the storage unit 22 in FIG. 6A, the calculation unit 28 reads it and temporarily stores “3” as a reference light amount therein. Then, a difference due to the variation is calculated in comparison with the light quantity from each LP detected thereafter, and the difference is returned to the storage unit 22 and stored as a difference value. Therefore, since the first detection value “3” 23 is treated as a reference value, it is stored as a difference value “0” 30 as shown in FIG. 6B. However, since the spot from the second LP1 · b is detected by the light receiving unit 21 as the light amount “4” 24, the calculation unit 28 compares the reference amount “3”, calculates “+1” 31 and calculates the difference. It is stored in the storage unit 22 as a value. The light amount “7” 25 from LP1 · c is also calculated as “+4” 32 and stored in the storage unit 22. Thereafter, in the same manner, the light from each LP constituting LP2 and LP3 is detected by the light receiving unit 21, sent to the calculation unit 28, compared with the reference light amount “3”, and the difference is obtained and stored in the storage unit 22. Remember. Of course, the selection of the LP serving as the reference light amount is not limited to the first LP1 · a, and can be arbitrarily set.
The light amount difference value calculated by the calculation unit 28 and stored in the storage unit 22 is sent to the light source control unit 9 in response to a command from the control unit 26. The light source control unit 9 is connected to all the LPs accommodated in the optical head 1 via the signal line 9c, but is uniform when the light amount difference value of the storage unit 22 shown in FIG. Is transmitted to each LP together with the voltage of. Then, each LP emits light based on the image data stored in the bitmap memory 27 and exposes the photosensitive material. Since the signal transmitted to the first LP1 · a is “0” 30, it is sufficient to cause the LP1 · a to emit light while the spot detection unit 7 detects the signal, and the signal transmitted to the second LP1 · b. Since “+1” 31, the light source control unit 9 adjusts so that light is emitted with a light amount reduced by “+1” from LP1 · a. Further, since the signal to LP1 · c is “+4” 32 signal, the light source control unit 9 adjusts the light amount by subtracting the amount corresponding to “+4” compared to LP1 · a. Thereafter, if the same adjustment is performed by the light source control unit 9 for LP2 and LP3, the light-sensitive material can be exposed with an approximate amount of light within a certain range when all the LPs emit light. However, in order to correctly adjust the “+1” 31 and “+4” 32 by the light source control unit 9, it is necessary to obtain the light source characteristics for each LP described in FIG. 4C in advance.
次に上記の光源特性を求める方法について説明する。まず図5において入力部10から光源特性検出モードを入力して制御部26に伝える。すると制御部26はそのモード信号を演算部28に伝えると共に、送り制御部4にも送って光学ヘッド1をスポット検出部7と対向するよう第2の位置に位置づける。この状態で制御部26から光源コントロール部9に指令して1番目の光源LP1・aを任意の電圧、例えばW6で発光させる。すると受光部21がその電圧値によるスポット光量を、例えば「3」23として検出し記憶部22に記憶する。演算部28は制御部26の指令を受けて記憶部22の内容を読み出し、差分値「0」30として記憶部22に再記憶させると共に、光源特性記憶部29のLP1・a専用番地に「W6=3」を書き込む。
この光源特性記憶部29について図7を用いて説明する。この記憶部29は光学ヘッド1に配設した各LP毎に対応する専用番地領域MPを有していて、例えばLP1・aにはMP1・29a、LP2・bにはMP2・29b、LP3・cにはMP3・29cのように専用番地領域MPが準備されている。従ってLP1・aがW6で発光し、受光部21でそれが「3」23として検出されると、記憶部22を介して「W6=3」の値が記憶部29の番地MP1・29a内に書き込まれる。次に制御部26はLP1・aに加える電圧をW1に変更するよう光源コントロール部9に指令してそれを発光させる。すると受光部21は、その時の光量「W1=na1」を検出し、一旦記憶部22に記憶しそれを制御部26からの指令で光源特性記憶部29の番地MP1・29a内に送り込む。以後同じようにして電圧をW2、W3・・・と順次変更して光源LP1・aを発光させ、その時々の光量「W2=na2、W3=na3・・・」を受光部21で検出して記憶部29の番地MP1・29a内に書き込んでいく。こうして電圧をW7にすると光量「6」が受光部21で検出され、その値が番地MP1・29a内に書き込まれる。これでW1、W2・・W7の各測定点によって図4cのカーブaを形成する値が番地MP1・29a内で得られる。図7ではこれを説明するため、W7の時に光量「6」を得たときの測定点33とW6の時に光量「3」を得たときの測定点23を結んだカーブを示してある。こうして記憶されたカーブaに相当する値が、LP1・aの電圧変更によって生じる光量推移値となる。
次に制御部26は、光源コントロール部9に指令を送り2番目の光源LP1・bをLP1・aの時と同じW6で発光させる。すると受光部21はその時の電圧値によるスポット光量を検出し、演算部28はそれをLP1・aの基準値と比較してその差分値を求め、「+1」31として記憶部22に記憶する。さらにそれを記憶部29の番地MP1・29b内に「W6=nb6」を記憶する。次に光源コントロール部9は制御部26からの指令を受けて、電圧をW1、W2・・W8・・・と順次変更してLP1・bに供給する。すると受光部21は電圧がW1、W2、・・W8・・・と変更されるに応じて光量変化を検出し、電圧W1の時「nb1」、W2の時「nb2」・・・W5の時「3」、W8の時「6」を得る。この「3」と「6」を得たときの測定点を説明用として図7の番地MP1・29b内に34、35として示した。この両側定点を結んで得られる図4Cのカーブbに相当する値がLP1・bの電圧変更によって生じる光量推移値となる。
同様にして3番目の光源LP1・cに光源コントロール部9から電圧W6を与えて発光させる。すると受光部21はその時の光量「W6=nc6」を検出する。演算部28はそれをLP1・aの基準値と比較してその差分値を求め、「+4」32を記憶部22に記憶する。そしてさらに記憶部29の番地MP1・29c内に「W6=nc6」を記憶する。次いで光源コントロール部9が電圧をW1、W2・・・と順次変更して光源LP1・cに発光指令を与える。すると受光部21は電圧がW1、W2、・・W4・・・と変化するに応じてその光量変化を検出し、電圧W1の時「nc1」、W2の時「3」、W4の時「6」を得る。この「3」と「6」を得た時の測定点を説明用として図7の番地MP1・29c内に36と37として示した。この両側定点を結んで得られる図4Cのカーブcに相当する値がLP1・cの光量変更によって生じる推移値となる。以後同じようにしてLP2、LP3を構成する各LPについて推移値を求め、それを光源特性記憶部29のそれぞれの番地MP2、MP3内に記憶していく。
このようにして光源に供給する電圧を変更しながら各光源ごとに変化する光量の推移値を算出して、それを各光源ごとの特性として記憶部29に記憶していく。そして光学ヘッド1の全LPについての記憶作業が終了したら、前記した光源特性検出モードを解除し実際の描画作業を開始する。LP1・aでは基準光量となるので、「0」30が光源コントロール部9から指令される。LP1・bでは演算部28が、差分値「+1」を記憶部22から読み出し、前記光源特性記憶部29の番地MP1・29b内から「+1」分を減じた値の光量が得られるときの電圧値を求めて、それを光源LP1・bの固有電圧値として光源コントロール部9に送り出す。これでLP1・bはLP1・aの光量と同等、若しくは近似した値の光量として発光させることが出来る。
次に制御部26は光源LP1・cの差分値「+4」を記憶部22から読み出し、その差分値に基づいて光源特性記憶部29の番地MP1・29cから「+4」を減じた値の光量が得られるときの電圧値を求めて、それを光源LP1・cの固有電圧値として光源コントロール部9に送り出す。これでLP1・cをLP1・a、LP1・bと同等若しくは近似の光量として発光させることが出来る。以下同様にしてLP・2、LP・3を構成する各LPについて、固有の電圧値を求めて光源コントロール部9に送って各LPを発光させれば、バラツキを吸収した光量で感材13に露光していくことが出来る。光源特性検出モードの設定は、前記したL3、L6などの光量測定点の変更時だけでなく、描画作業開始前のランニングテストとして位置づけることによって濃度管理品質を高めることが出来る。
Next, a method for obtaining the above light source characteristics will be described. First, in FIG. 5, the light source characteristic detection mode is input from the input unit 10 and transmitted to the control unit 26. Then, the control unit 26 transmits the mode signal to the calculation unit 28 and also sends it to the feed control unit 4 to position the optical head 1 at the second position so as to face the spot detection unit 7. In this state, the control unit 26 instructs the light source control unit 9 to cause the first light source LP1 · a to emit light at an arbitrary voltage, for example, W6. Then, the light receiving unit 21 detects the spot light amount based on the voltage value as, for example, “3” 23 and stores it in the storage unit 22. The calculation unit 28 receives the command from the control unit 26, reads the contents of the storage unit 22, re-stores the difference value “0” 30 in the storage unit 22, and sets “W6” to the LP1 · a dedicated address in the light source characteristic storage unit 29. = 3 "is written.
The light source characteristic storage unit 29 will be described with reference to FIG. The storage unit 29 has a dedicated address area MP corresponding to each LP arranged in the optical head 1. For example, MP1 • 29a for LP1 • a, MP2 • 29b for LP2 • b, and LP3 • c. , A dedicated address area MP is prepared as in MP3 • 29c. Therefore, when LP1 · a emits light at W6 and is detected as “3” 23 by the light receiving unit 21, the value “W6 = 3” is stored in the address MP1 · 29a of the storage unit 29 via the storage unit 22. Written. Next, the control unit 26 instructs the light source control unit 9 to change the voltage applied to LP1 · a to W1, and causes it to emit light. Then, the light receiving unit 21 detects the light amount “W1 = na1” at that time, temporarily stores it in the storage unit 22, and sends it to the addresses MP1 and 29a of the light source characteristic storage unit 29 in response to a command from the control unit 26. Thereafter, the voltage is sequentially changed to W2, W3... To cause the light source LP1 · a to emit light, and the light quantity “W2 = na2, W3 = na3. Data is written in the addresses MP1 and 29a of the storage unit 29. When the voltage is thus set to W7, the light amount “6” is detected by the light receiving unit 21, and the value is written in the addresses MP1 and 29a. As a result, the values forming the curve a in FIG. 4c are obtained in the addresses MP1 and 29a by the respective measurement points W1, W2 and W7. In order to explain this, FIG. 7 shows a curve connecting the measurement point 33 when the light amount “6” is obtained at W7 and the measurement point 23 when the light amount “3” is obtained at W6. The value corresponding to the curve a stored in this way becomes the light quantity transition value generated by the voltage change of LP1 · a.
Next, the control unit 26 sends a command to the light source control unit 9 to cause the second light source LP1 · b to emit light at the same W6 as in the case of LP1 · a. Then, the light receiving unit 21 detects the spot light amount based on the voltage value at that time, and the calculation unit 28 compares it with the reference value of LP1 · a to obtain the difference value, and stores it as “+1” 31 in the storage unit 22. Further, “W6 = nb6” is stored in the addresses MP1 and 29b of the storage unit 29. Next, in response to a command from the control unit 26, the light source control unit 9 sequentially changes the voltage to W1, W2,. Then, the light receiving unit 21 detects a change in the amount of light as the voltage is changed to W1, W2,... W8..., When the voltage W1 is “nb1”, when W2 is “nb2”. When “3” and W8, “6” is obtained. The measurement points when “3” and “6” were obtained are shown as 34 and 35 in the addresses MP1 and 29b of FIG. The value corresponding to the curve b in FIG. 4C obtained by connecting the fixed points on both sides is the light amount transition value generated by the voltage change of LP1 · b.
Similarly, a voltage W6 is applied to the third light source LP1 · c from the light source controller 9 to emit light. Then, the light receiving unit 21 detects the light amount “W6 = nc6” at that time. The calculation unit 28 compares the value with the reference value of LP1 · a to obtain the difference value, and stores “+4” 32 in the storage unit 22. Further, “W6 = nc6” is stored in the addresses MP1 and 29c of the storage unit 29. Next, the light source controller 9 sequentially changes the voltage to W1, W2,... And gives a light emission command to the light sources LP1 and c. Then, the light receiving unit 21 detects the change in the light amount as the voltage changes to W1, W2,... W4..., “Nc1” when the voltage is W1, “3” when W2, and “6” when W4. Get. The measurement points when "3" and "6" were obtained are shown as 36 and 37 in the addresses MP1 and 29c of FIG. A value corresponding to the curve c in FIG. 4C obtained by connecting the fixed points on both sides is a transition value generated by changing the light quantity of LP1 · c. Thereafter, the transition value is obtained for each LP constituting LP2 and LP3 in the same manner and stored in the respective addresses MP2 and MP3 of the light source characteristic storage unit 29.
Thus, while changing the voltage supplied to the light source, a transition value of the amount of light that changes for each light source is calculated, and is stored in the storage unit 29 as a characteristic for each light source. When the storage operation for all the LPs of the optical head 1 is completed, the light source characteristic detection mode described above is canceled and the actual drawing operation is started. Since LP1 · a is the reference light amount, “0” 30 is commanded from the light source control unit 9. In LP1 · b, the voltage when the calculation unit 28 reads the difference value “+1” from the storage unit 22 and obtains the light amount of the value obtained by subtracting “+1” from the address MP1 · 29b of the light source characteristic storage unit 29. A value is obtained and sent to the light source control unit 9 as a specific voltage value of the light source LP1 · b. Thus, LP1 · b can emit light with a light amount equal to or close to the light amount of LP1 · a.
Next, the control unit 26 reads the difference value “+4” of the light sources LP1 · c from the storage unit 22, and based on the difference value, the light amount of the value obtained by subtracting “+4” from the address MP1 · 29c of the light source characteristic storage unit 29 is obtained. The obtained voltage value is obtained and sent to the light source control unit 9 as the intrinsic voltage value of the light source LP1 · c. Thus, LP1 · c can emit light with an amount of light equal to or similar to LP1 · a and LP1 · b. In the same manner, for each LP constituting LP · 2, LP · 3, a unique voltage value is obtained and sent to the light source control unit 9 to emit each LP. It can be exposed. The light source characteristic detection mode can be set not only when the light quantity measurement points such as L3 and L6 are changed, but also as a running test before starting the drawing operation, thereby improving the density management quality.
次に実施例2について図8を用いて説明する。この実施例によるものは図5から光源特性記憶部29を廃して比較部38を新たに設置し、各光源が必要とする固有電圧値をその都度求めていくようにしたものである。
図8において光学ヘッド1Cに配設した複数LPからの各スポットは、スポット検出部7a内の集光レンズ20を経て受光部21に集められ比較部38に向かう。この比較部38には入力部10から予め入力設定される光量の設定値、例えば「3」が伝えられていて、受光部21からの検出値と比較される。受光部21からの検出値が仮にLP1・aからのものとすれば図6Aのように「3」が比較部38で比較され、その結果は「0」となる。この比較結果は信号線38aを経て光源コントロール部9a内の光量設定用レジスタ39に記憶される。このレジスタ39は各LPごとに用意されており、例えばLP1・aの比較結果はLP1・a専用のレジスタ391a(図示せず)に記憶される。今の場合、比較結果は「0」なのでレジスタ391aには「0.0」がLP1・aの固有電圧として記憶される。次にLP1・bの比較が実施されるが、このLP1・bからのスポット光を受光部21で例えば「4」と検出すると、比較部38は設定値「3」よりプラスと判断し、「−」信号を信号線38aより所定のレジスタ391b(図示せず)に送り出す。するとレジスタ391bは「−」信号を受けて、例えば初期設定されていた値「0.0」から「−1.0」にその値を変更する。レジスタ391bに「−1.0」が記憶されると、光源コントロール部9aはその内容を読み出して「−1.0」の値に相当する分の電圧を下げてLP1・bに送り出す。LP1・bがその指令された電圧で発光すると受光部21はその光量を検出し、例えば当初の「4」より低くなった「3.9」を得る。この「3.9」に相当するスポット光が前記の場合と同じように比較部38に送り出されると、比較部38は設定値「3」と比較し、その結果まだプラスと判断し「−」信号を発信する。レジスタ391bはこの「−」信号を受けてその内容を「−1.0」から「−2.0」に変更する。光源コントロール部9aはこの「−2.0」に相当する分の電圧を減じてLP1・bに伝え発光させる。すると受光部21がその光量を検出し、例えば「3.8」を得る。以後同じようにしてレジスタ391bの値が「−10.0」になると受光部21は光量「3」を検出し、設定値「3」と等価、若しくはその近似値になったことを比較部38が判断し、「−」信号を「0」に変換してレジスタ391bに伝える。レジスタ391bはこの時の光源供給電圧値「−10.0」をLP1・bの固有電圧として以後保持する。
Next, Example 2 will be described with reference to FIG. According to this embodiment, the light source characteristic storage unit 29 is eliminated from FIG. 5 and a comparison unit 38 is newly installed so that the intrinsic voltage value required for each light source is obtained each time.
In FIG. 8, each spot from the plurality of LPs arranged on the optical head 1 </ b> C is collected by the light receiving unit 21 through the condenser lens 20 in the spot detection unit 7 a and heads for the comparison unit 38. A setting value of light quantity that is input and set in advance from the input unit 10, for example, “3”, is transmitted to the comparison unit 38 and is compared with the detection value from the light receiving unit 21. If the detection value from the light receiving unit 21 is from LP1 · a, “3” is compared by the comparison unit 38 as shown in FIG. 6A, and the result is “0”. The comparison result is stored in the light amount setting register 39 in the light source control section 9a through the signal line 38a. This register 39 is prepared for each LP. For example, the comparison result of LP1 · a is stored in a register 391a (not shown) dedicated to LP1 · a. In this case, since the comparison result is “0”, “0.0” is stored in the register 391a as the inherent voltage of LP1 · a. Next, LP1 · b is compared. When the spot light from LP1 · b is detected by the light receiving unit 21 as “4”, for example, the comparison unit 38 determines that the set value “3” is positive. -"Signal is sent from the signal line 38a to a predetermined register 391b (not shown). Then, the register 391b receives the “−” signal and changes the value from the initially set value “0.0” to “−1.0”, for example. When “−1.0” is stored in the register 391b, the light source control unit 9a reads out the content, lowers the voltage corresponding to the value of “−1.0”, and sends it to LP1 · b. When LP1 · b emits light at the commanded voltage, the light receiving unit 21 detects the amount of light, and obtains, for example, “3.9” which is lower than the initial “4”. When the spot light corresponding to “3.9” is sent to the comparison unit 38 in the same manner as in the above case, the comparison unit 38 compares with the set value “3”, and as a result, it is determined that it is still positive, and “−”. Send a signal. The register 391b receives this “−” signal and changes its content from “−1.0” to “−2.0”. The light source controller 9a reduces the voltage corresponding to “−2.0” and transmits it to LP1 · b to emit light. Then, the light receiving unit 21 detects the amount of light and obtains, for example, “3.8”. Thereafter, in the same manner, when the value of the register 391b becomes “−10.0”, the light receiving unit 21 detects the light amount “3”, and the comparison unit 38 indicates that the set value “3” is equivalent to or an approximate value thereof. The “−” signal is converted to “0” and transmitted to the register 391b. The register 391b subsequently holds the light source supply voltage value “−10.0” at this time as the inherent voltage of LP1 · b.
次にLP1・cの固有電圧を求める。まずLP1・aに与えた電圧と同じ電圧でLP1・cを発光させ、例えば「7」を得たとする。比較部38はこれを設定値「3」と比較してプラスと判断し、「−」信号をレジスタ391cに伝える。レジスタ391cはこの「−」信号を受けて初期設定されていた任意の値「0.0」から「−1.0」にその内容を変更する。すると光源コントロール部9aがその値を読み出して「−1.0」に相当する分だけ電圧を下げてLP1・cを発光させる。その結果、受光部21が当初の「7」より低い値の「6.9」を検出して比較部38に送り出すが、比較部38は未だプラスと判断し「−」信号を発信する。以後同じようにしてレジスタ391cが「−40.0」になると受光部21はLP1・cの光量を「3」として検出し、比較部38はそれによって設定値と等価と判定して「0」を出力する。レジスタ391cは以後LP1・cの固有電圧を「−40.0」として保持する。
以後同じようにしてLP2、LP3の各LPの固有電圧を求めていくが、受光部21で設定値「3」より少ない光量、例えばLP2・bの光量として図6Aのように「2」を検出したとすると、比較部38はマイナスと判断して「+」信号を信号線38aからレジスタ392b(図示せず)に伝える。レジスタ392bが「+」信号を受けると設定されていた任意値「0.0」から「+1.0」にその内容を変更し、光源コントロール部9aがその内容を読み出して「+1.0」に相当する分の電圧を加算してLP2・bに伝える。指令された値でLP2・bが発光すると受光部21が「2」より高い値の「2.1」を検出し、比較部38が設定値と比較する。しかし比較部38は未だマイナスと判断し、「+」信号をレジスタ392bに送り出す。以後同じようにしてレジスタ392bが「+10.0」になると受光部21は光量「3」、若しくはその近似光量を検出し、比較部38は設定値と等価と判断して「0」信号を出力する。それによってレジスタ392bは以後「+10.0」をLP2・bの固有電圧として保持記憶する。
以上のようにこの実施例では各LPの固有電圧を得るため、求める値として予め比較部38に設定する設定値と受光部21で検出する各LPからの光量を比較部38で比較し、比較結果がそれぞれ「0」、若しくはその近似値になるまで各LPに供給する電圧を加減するようになし、「0」、若しくはその近似値が得られたときの値をそれぞれの固有電圧として各レジスタ39に保持するようにした。それによって設定値を「3」から「6」に変更したようなときも同様の作業を実施すればよく、実施例1で説明した光量特性記憶部29の推移値は必要としなくなる。そのため全体の作業は単純化され、プログラム化が容易となる。尚、比較部38の「+」、「−」の判定結果によってレジスタ39の内容を変更していくときの値は、前記説明のように「1」を単位として歩進していく場合だけでなく、任意に設計できることは自明である。
Next, the intrinsic voltage of LP1 · c is obtained. First, assume that LP1 · c is caused to emit light at the same voltage as that applied to LP1 · a, and for example, “7” is obtained. The comparison unit 38 compares this with the set value “3”, determines that the value is positive, and transmits a “−” signal to the register 391c. The register 391c receives the “−” signal and changes the content from an arbitrary value “0.0” that has been initially set to “−1.0”. Then, the light source control unit 9a reads out the value and reduces the voltage by an amount corresponding to “−1.0” to cause LP1 · c to emit light. As a result, the light receiving unit 21 detects “6.9” having a value lower than the initial “7” and sends it to the comparison unit 38, but the comparison unit 38 still determines that it is positive and transmits a “−” signal. Thereafter, in the same manner, when the register 391c becomes “−40.0”, the light receiving unit 21 detects the light quantity of LP1 · c as “3”, and the comparison unit 38 thereby determines that the set value is equivalent to “0”. Is output. The register 391c thereafter holds the inherent voltage of LP1 · c as “−40.0”.
Thereafter, the specific voltage of each of LP2 and LP3 is obtained in the same manner. However, the light receiving unit 21 detects “2” as the light amount smaller than the set value “3”, for example, the light amount of LP2 · b as shown in FIG. 6A. If so, the comparison unit 38 determines that the value is negative and transmits a “+” signal from the signal line 38 a to the register 392 b (not shown). When the register 392b receives the “+” signal, the content is changed from the set arbitrary value “0.0” to “+1.0”, and the light source control unit 9a reads the content to “+1.0”. The corresponding voltage is added and transmitted to LP2.b. When LP2 · b emits light at the commanded value, the light receiving unit 21 detects “2.1”, which is a value higher than “2”, and the comparison unit 38 compares it with the set value. However, the comparison unit 38 still determines that the value is negative, and sends a “+” signal to the register 392b. Thereafter, in the same manner, when the register 392b becomes “+10.0”, the light receiving unit 21 detects the light amount “3” or an approximate light amount thereof, and the comparing unit 38 determines that the set value is equivalent and outputs a “0” signal. To do. Thereby, the register 392b holds and stores “+10.0” as the inherent voltage of LP2 · b.
As described above, in this embodiment, in order to obtain the inherent voltage of each LP, the comparison unit 38 compares the set value set in advance in the comparison unit 38 as the calculated value with the light amount from each LP detected by the light receiving unit 21. The voltage supplied to each LP is adjusted until the result becomes “0” or an approximate value thereof, and each register is set to “0” or the value obtained when the approximate value is obtained as a specific voltage. 39. Accordingly, when the set value is changed from “3” to “6”, the same operation may be performed, and the transition value of the light quantity characteristic storage unit 29 described in the first embodiment is not necessary. Therefore, the whole work is simplified and programming becomes easy. It should be noted that the value when the contents of the register 39 are changed according to the determination result of “+” and “−” of the comparison unit 38 is only when the step is performed in units of “1” as described above. It is obvious that it can be designed arbitrarily.
次に実施例3について説明する。この実施例3によるものは実施例1、2で説明したスポット検出部7にスポット径も検出管理する機能を持たせて、分割露光した各像を一定範囲内の近似光量で、しかも一定範囲内の線幅での描画が出来るようにしたものである。
図9において光学ヘッド1の取付台には光源40と、そのスポットを投影する光学系41を収容したレンズ筒42が複数保持されている。そして各レンズ筒42の外周部にボイスコイル43が取り付けられ、レンズ筒駆動部44からの指令を受けたときレンズ筒42を光軸方向に移動させる。このような駆動手段43、44が各LP毎に対応して設置されている。光源40からの光束は光学系41を経て一時結像面45で一旦結像し、更にスポット検出部7b内のレンズ46、XとY方向の2つのシリンドリカルレンズ47、対物レンズ48を経て受光部21上に結像する。受光部21からの出力は制御ユニット8内の比較部38に伝えられ、図8で説明したようにして入力部10からの設定値と比較され、その結果が光源コントロール部9b内光量設定用レジスタ39に送り出される。
次に図10を用いて受光部21で得られるスポットの形状について説明する。スポットの形状は、図4Aでも説明したようにフォーカス位置での照射エネルギーの大小によっても変化するが、受光部21上に結像したときのピント状況によっても大きく変化する。例えばLP1・aからの光束が受光部21上に結像したとき、そのスポット平断面を便宜上図10Aの円形49とする。そして別の光源例えばLP1・bからのスポットが、仮に図9のスポット検出部7b内の点線で示した位置21aに焦点を結んだとする。するとこの焦点位置21aは正規の受光部21面に対して光学ヘッド1側に移動しているからシリンドリカルレンズ47が作用し、受光部21上に得られるスポット形状は図10Aの50aのように右下がりの楕円状となる。また別の光源、例えばLP1・cからのスポットが図9のスポット検出部7b内に点線で示した位置21bに焦点を結んだとする。するとこの焦点位置21bは正規の位置である受光部21面に対して遠ざかる方向に位置しているから、シリンドリカルレンズ47が作用して受光部21上に得られるスポット形状は図10Aの50bのように右上がりの楕円状となる。そしていずれの時も正規位置21上にピントが合っているときのスポット49形状に比して差が生じるから、ピント状況によってスポット径に差が生じることになる。即ち、ヘッド1に収容した各LPのスポット焦点位置を確認するため、スポット検出部7b内にシリンドリカルレンズ47を設置し、誤差が生じている場合、スポット形状を積極的に変化させるようにしたので、円形49に対する楕円50のように大きな差異が作り出されてしまう。このようなスポット49と50が混在したままの光学ヘッドを用いて露光を進めれば、図10Aのスポット49で作成した像14a(図10B)と、スポット50で作成した像14bが誤差を持ったまま露光されることになる。図10Bではこの両者の線幅を14awと14bwとして示してあるが、描画品質が著しく損なわれることは明らかである。従って各LP毎の光量を一定化するための作業の以前に、スポット径の一定化、または各スポットの焦点位置を合わせるための作業を行うことが重要となる。
Next, Example 3 will be described. In the third embodiment, the spot detection unit 7 described in the first and second embodiments has a function of detecting and managing the spot diameter, so that each of the divided and exposed images has an approximate amount of light within a certain range and within a certain range. The drawing with the line width of can be done.
In FIG. 9, a plurality of lens cylinders 42 that hold a light source 40 and an optical system 41 that projects the spot are held on the mount of the optical head 1. A voice coil 43 is attached to the outer periphery of each lens cylinder 42, and when receiving a command from the lens cylinder driving section 44, the lens cylinder 42 is moved in the optical axis direction. Such driving means 43 and 44 are installed corresponding to each LP. The light beam from the light source 40 forms an image once on the temporary image formation surface 45 through the optical system 41, and further passes through the lens 46 in the spot detection unit 7b, the two cylindrical lenses 47 in the X and Y directions, and the light receiving unit through the objective lens 48. 21 is imaged. The output from the light receiving unit 21 is transmitted to the comparison unit 38 in the control unit 8 and compared with the set value from the input unit 10 as described with reference to FIG. 8, and the result is a light amount setting register in the light source control unit 9b. 39 is sent out.
Next, the shape of the spot obtained by the light receiving unit 21 will be described with reference to FIG. As described with reference to FIG. 4A, the shape of the spot also changes depending on the level of irradiation energy at the focus position, but also greatly changes depending on the focus state when an image is formed on the light receiving unit 21. For example, when the light flux from LP1 · a forms an image on the light receiving unit 21, the spot plane cross section is a circle 49 in FIG. 10A for convenience. Assume that a spot from another light source, for example, LP1 · b, is focused on a position 21a indicated by a dotted line in the spot detector 7b in FIG. Then, since this focal position 21a moves to the optical head 1 side with respect to the regular light receiving portion 21 surface, the cylindrical lens 47 acts, and the spot shape obtained on the light receiving portion 21 is the right as shown by 50a in FIG. 10A. It becomes a falling ellipse. Further, it is assumed that a spot from another light source, for example, LP1 · c, is focused on a position 21b indicated by a dotted line in the spot detector 7b of FIG. Then, since the focal position 21b is located in a direction away from the normal light receiving portion 21 surface, the spot shape obtained on the light receiving portion 21 by the action of the cylindrical lens 47 is as shown by 50b in FIG. 10A. It becomes an elliptical shape rising to the right. At any time, a difference occurs in comparison with the shape of the spot 49 when the normal position 21 is in focus. Therefore, a difference occurs in the spot diameter depending on the focus state. That is, in order to confirm the spot focal position of each LP accommodated in the head 1, a cylindrical lens 47 is installed in the spot detection unit 7b, and when an error occurs, the spot shape is positively changed. A large difference is created as an ellipse 50 with respect to the circle 49. If exposure is carried out using an optical head in which the spots 49 and 50 are mixed, the image 14a (FIG. 10B) created by the spot 49 in FIG. 10A and the image 14b created by the spot 50 have an error. It will be exposed as it is. In FIG. 10B, the line widths of both are shown as 14aw and 14bw, but it is clear that the drawing quality is significantly impaired. Therefore, it is important to perform the work for making the spot diameter constant or for adjusting the focal position of each spot before the work for making the light quantity for each LP constant.
上記のような誤差を解消するため、まず図5の入力部10からスポット形状管理モードを選択指令し制御部26に伝える。制御部26はこのスポット形状管理モード指令を受けると、図9の光源コントロール部9bに指令を送って光学ヘッド1の任意LP、例えばLP1・aを発光させる。するとそのスポットは光学系41によって一旦、一次結像面45に結像し、レンズ46、シリンドリカルレンズ47、対物レンズ48を経て受光部21に結像する。この受光部21は、例えば4分割フォトダイオードなどで構成され、スポット照射を受けると4分割されたフォトダイオードのそれぞれからの出力が制御ユニット8内の比較部38に送り出される。同時に受光部21からの信号は同じ制御ユニット8内の演算部28にも送り出され、4分割フォトダイオードの4つのフォトダイオードがそれぞれ照射を受けた状態を識別して、図10Aのスポット49、または50a、50bを判断する。
まず最初のLP1・aは前記した例に合わせて基準の受光面21上にフォーカスがあるとすれば、演算部28はスポット形状を例えば図10Aの49と判断し、光源コントロール部9b内のレンズ筒駆動部44に信号を伝える。この場合、駆動部44は動作せずレンズ筒42も移動しない。一方、前記比較部38に送り出された信号は既に説明したようにして予め設定されている設定値と比較され、「0」、「+」、「−」が判定されてその結果がレジスタ39に送り出され光量を決定する。しかし今の例の場合、比較部38は設定値「3」と等価の光量として「0」と判定し、そのためレジスタ39は動作しない。次に2番目のLP1・bのスポットが受光部21で検出されるが、そのスポット形状から演算部28は例えば図10Aの50aと判断して、発生しているピント誤差に応じたピント位置の補正指令をLP1・b用レンズ筒駆動部44に伝える。駆動部44はその光源毎のピント状況検出値を受けてボイスコイル43を動作し、レンズ筒42を光軸方向に移動して図9の位置21aにある焦点位置を徐々に基準の受光面21位置に近づけていく。この間、受光部21はスポット形状50aが次第に基本形状49に近づいていく状況をずれ量として捉えているから、基準形状49になる時期を見て演算部28は駆動部44への指令信号を解く。このようなピント状況、あるいは基本スポット形状に対するずれ量の検出作業が進められている間、比較部38は設定光量と検出光量との比較作業を行っており、固有電圧を求めてレジスタ39に記憶していく。このようにしてLP1・aとLP1・bのスポット形状と光量を一定範囲内とするための調整作業を行っていく。
次に3番目のLP1・cのスポットが受光部21で検出されると、演算部28はそのスポット形状を図10Aの50bと判断し、補正指令をLP1・cのレンズ筒駆動部44に伝える。駆動部44はボイスコイル43を動作してレンズ筒42を移動し、図9の位置21bにある焦点位置を基準の受光面21位置に近づけていく。受光部21が基準形状49になる時期を捉えると、演算部28は駆動部44への指令を解く。この間、比較部38は比較作業を続け、各LPごとの固有電圧を求めてレジスタ39に記憶保存していく。こうしてLP1・a〜LP1・cのスポット形状と光量を一定範囲内に収める作業が終了したら、以後同様にしてLP2とLP3についても実行して、全LPのスポット形状と光量を調整していく。
以上のようにこの実施例3では、まずスポット検出部7bで各LPからのスポットを受け、その時のスポット形状を検出して差分に応じて各LPごとのレンズ筒42位置を光軸方向に移動整列して全LPの位置を調整していく。そして更に前記スポット検出部7bからの検出信号を比較部38にも送りだして設定光量値と比較し、その比較結果から各LPごとの固有電圧を求め、その値をレジスタ39に保存していく。それによって全LPのスポット形状(径)と光量が一定範囲内に収まるようにした。尚、実施例1にこの実施例3を適用するには、図9の比較部38を図5の記憶部22と光源特性記憶部29とし、更に図9のレジスタ39を図5の演算部28から送られてくる固有電圧を記憶する光源コントロール部9内の記憶部と読み替えればよい。
In order to eliminate the error as described above, first, the spot shape management mode is selected from the input unit 10 in FIG. Upon receiving this spot shape management mode command, the control unit 26 sends a command to the light source control unit 9b in FIG. 9 to cause the arbitrary LP of the optical head 1, for example, LP1 · a to emit light. Then, the spot is once imaged on the primary imaging surface 45 by the optical system 41, and imaged on the light receiving unit 21 through the lens 46, the cylindrical lens 47 and the objective lens 48. The light receiving unit 21 is configured by, for example, a four-divided photodiode, and the output from each of the four divided photodiodes is sent to the comparison unit 38 in the control unit 8 when receiving spot irradiation. At the same time, the signal from the light receiving unit 21 is also sent to the calculation unit 28 in the same control unit 8 to identify the state where each of the four photodiodes of the four-divided photodiodes is irradiated, and the spot 49 in FIG. 50a and 50b are determined.
First, if the first LP1 · a is focused on the reference light-receiving surface 21 in accordance with the above-described example, the calculation unit 28 determines the spot shape to be 49 in FIG. 10A, for example, and the lens in the light source control unit 9b. A signal is transmitted to the cylinder driving unit 44. In this case, the drive unit 44 does not operate and the lens tube 42 does not move. On the other hand, the signal sent to the comparison unit 38 is compared with the set value set in advance as described above, and “0”, “+”, “−” are judged, and the result is sent to the register 39. The amount of light sent out is determined. However, in the present example, the comparison unit 38 determines “0” as the amount of light equivalent to the set value “3”, and therefore the register 39 does not operate. Next, the spot of the second LP1 · b is detected by the light receiving unit 21, and the calculation unit 28 determines, for example, 50a in FIG. 10A from the spot shape, and the focus position corresponding to the generated focus error is determined. The correction command is transmitted to the lens barrel drive unit 44 for LP1 · b. The driving unit 44 receives the focus state detection value for each light source, operates the voice coil 43, moves the lens tube 42 in the optical axis direction, and gradually moves the focal position at the position 21a in FIG. 9 to the reference light receiving surface 21. Move closer to the position. During this time, the light receiving unit 21 grasps the situation in which the spot shape 50a gradually approaches the basic shape 49 as a deviation amount, so that the calculation unit 28 solves the command signal to the drive unit 44 when the reference shape 49 is reached. . While the operation of detecting the amount of deviation from the focus state or the basic spot shape is in progress, the comparison unit 38 performs the operation of comparing the set light amount and the detected light amount, and obtains the specific voltage and stores it in the register 39. I will do it. In this way, adjustment work is performed to keep the spot shapes and light amounts of LP1 · a and LP1 · b within a certain range.
Next, when the third spot LP1 · c is detected by the light receiving unit 21, the calculation unit 28 determines the spot shape as 50b in FIG. 10A and transmits a correction command to the lens barrel drive unit 44 of LP1 · c. . The drive unit 44 operates the voice coil 43 to move the lens cylinder 42, and brings the focal position at the position 21b in FIG. 9 closer to the reference light receiving surface 21 position. When the timing when the light receiving unit 21 becomes the reference shape 49 is detected, the calculation unit 28 solves the command to the drive unit 44. During this time, the comparison unit 38 continues the comparison operation, obtains a unique voltage for each LP, and stores and saves it in the register 39. When the operation of keeping the spot shapes and light amounts of LP1 · a to LP1 · c within a certain range is completed in this way, the same procedure is performed for LP2 and LP3 to adjust the spot shapes and light amounts of all LPs.
As described above, in the third embodiment, the spot detector 7b first receives a spot from each LP, detects the spot shape at that time, and moves the position of the lens cylinder 42 for each LP in the optical axis direction according to the difference. Align and adjust the position of all LPs. Further, the detection signal from the spot detection unit 7 b is also sent to the comparison unit 38 to be compared with the set light amount value, the specific voltage for each LP is obtained from the comparison result, and the value is stored in the register 39. As a result, the spot shape (diameter) and light amount of all LPs were kept within a certain range. In order to apply the third embodiment to the first embodiment, the comparison unit 38 in FIG. 9 is replaced with the storage unit 22 and the light source characteristic storage unit 29 in FIG. 5, and the register 39 in FIG. May be read as a storage unit in the light source control unit 9 that stores the natural voltage sent from the.
以上、3つの実施例に基づいて説明してきたが、光学ヘッド1は図2Aに示した1行だけのものでもよく、また大きな面積の画像に対処するために複数の光学ヘッドを設置することも出来る。例えば前記したdxとdyが5mmで8×8のLPを光学ヘッド1に配設した場合には、4cm四方の画像までしか描画する事が出来ない。しかしこのヘッドを2つ設置して連結すれば、倍のサイズの画像を求めることが出来る。この場合でも描画動作を開始する前にスポット検出部7によってLP毎のスポット径と光量を計測し、その結果によって各LPの固有発光電圧を調整するようにしなければならない。 As described above, the description has been made based on the three embodiments. However, the optical head 1 may be only one line shown in FIG. 2A, or a plurality of optical heads may be installed to deal with a large area image. I can do it. For example, when the above-mentioned dx and dy are 5 mm and an 8 × 8 LP is arranged in the optical head 1, it is possible to draw only an image of 4 cm square. However, if two heads are installed and connected, an image having a double size can be obtained. Even in this case, it is necessary to measure the spot diameter and the amount of light for each LP by the spot detector 7 before starting the drawing operation, and to adjust the specific light emission voltage of each LP based on the result.
1・・・光学ヘッド 2・・・感材部 4・・・送り制御部 5、6・・・現在位置検出器 7・・・スポット検出部 8・・・制御ユニット 9・・・光源コントロール部 10・・・入力部 13・・・感材 20・・・集光レンズ 21・・・受光部 22・・・記憶部 26・・・制御部 27・・・ビットマップメモリ 28・・・演算部 29・・・光源特性記憶部 38・・・比較部 39・・・光量設定用レジスタ 40・・・光源 41・・・スポット投影光学系 42・・・レンズ筒 43・・・ボイスコイル 44・・・レンズ筒駆動部 45・・・一次結像面 46・・・レンズ 47・・・シリンドリカルレンズ 48・・・対物レンズ 49、50・・・スポット断面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical head 2 ... Sensitive material part 4 ... Feed control part 5, 6 ... Current position detector 7 ... Spot detection part 8 ... Control unit 9 ... Light source control part DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Input part 13 ... Sensitive material 20 ... Condensing lens 21 ... Light-receiving part 22 ... Memory | storage part 26 ... Control part 27 ... Bitmap memory 28 ... Calculation part DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 ... Light source characteristic memory | storage part 38 ... Comparison part 39 ... Light quantity setting register 40 ... Light source 41 ... Spot projection optical system 42 ... Lens cylinder 43 ... Voice coil 44 ... Lens tube drive unit 45 ... Primary imaging plane 46 ... Lens 47 ... Cylindrical lens 48 ... Objective lens 49, 50 Spot cross section
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